СПОСОБ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРАКТА ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА Российский патент 2024 года по МПК F28G9/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности – к способам очистки от внутренних загрязнений гидравлического тракта водогрейного котла в эксплуатационный период [F28G9/00].

Из уровня техники известна ПЕРЕДВИЖНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ СИСТЕМ ВОДНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ [RU 2394198 (С1), опубл. 10.07.2010 г.], содержащая передвижное средство с установленными на нем четырьмя закрытыми емкостями, снабженными верхними воздушными клапанами и нижними выпускными вентилями для выпуска загрязнения, а также систему гибких высоконапорных трубопроводов и вентилей для подключения к водной системе, при этом первая емкость для подготовки моющего раствора соединена через насос с водной системой отопления здания и баком порционной подачи моющего средства; вторая емкость для приема грязной жидкости из водной системы отопления снабжена электродами устройства физико-электрической обработки грязной воды, запитанного от генератора средства передвижения, соединена с водной системой отопления и третьей емкостью; третья емкость ускоренного осаждения загрязняющих веществ соединена со входом насоса первой емкости; четвертая емкость, как аккумулятор-сборник шлама загрязнения через шламовый насос соединена с выпусками первой, второй и третьей емкостей.

Основным недостатком применения указанного технического решения является отсутствие возможности очистки от внутренних загрязнений гидравлического тракта водогрейного котла.

Из уровня техники также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОДОГРЕЙНОГО ЖАРОТРУБНОГО КОТЛА [RU 167097 (U1), опубл. 20.12.2016 г.], содержащее соединенные последовательно между собой рабочую емкость, насос, шаровые краны, реверсивный блок, при этом на наружной поверхности корпуса врезаны четыре штуцера, расположенные возле передней стенки котла под углом 90 градусов по отношению друг к другу, фланец выхода горячей воды, расположенный в верхней части корпуса котла у задней стенки, внизу которой расположен дренажный шаровой кран, реверсивный блок, состоящий из шаровых кранов, соединенных последовательно-параллельно, одна пара последовательно соединенных шаровых кранов соединена с первым коллекторным блоком, имеющим шаровые краны, при этом один из них соединен с дренажным краном, а два других – с верхними штуцерами, другая пара последовательно соединенных шаровых кранов реверсивного блока соединена со вторым коллекторным блоком, все соединения выполнены последовательно с использованием армированных резиновых шлангов.

Основным недостатком применения указанного технического решения является отсутствие возможности очистки от внутренних загрязнений гидравлического тракта водогрейного котла.

Из уровня техники также известен, принятый в качестве прототипа, СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ [Типовая инструкция по эксплуатационным химическим очисткам водогрейных котлов. РД 34 37 402-96/АО «Фирма ОРГРЭС». – Москва: СПО ОРГРЭС, 1997 г. – 40 с.], характеризующийся тем, что при его реализации используют установку для химической очистки водогрейного котла типа ПТВМ-180 по двухходовой схеме очистки, содержащую бак для кислотной промывки объемом 60 м³, промывочные насосы, трубопроводы и краны для подачи в бак водно-химических растворов и реагентов на основе минеральных и органических кислот, причем химическим реагентом, рекомендованным к использованию является минеральная соляная кислота, а в двухходовой схеме очистки используют насосы химической очистки производительностью 600 м³/ч и мощностью электродвигателя 250 кВт, напорные и обратные трубопроводы с внутренними диаметрами 300 мм.

Основными проблемами использования указанного прототипа являются:

значительные габаритные размеры установки, выраженные в необходимости создания стационарного узла водно-химических очисток, одним из основных элементов которого является бак для кислотной промывки крупногабаритного размера, а также в необходимости использования трубопроводов со значительными диаметрами;

низкая техническая эффективность водно-химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, выраженная в большой протяженности трубопроводов подачи и слива водно-химических растворов для водогрейного котла, установленного на значительном удалении от стационарного узла водно-химических очисток, в необходимости использования стационарного оборудования химического хозяйства энергообъекта для приготовления и подачи химических реагентов на узел водно-химических очисток, а таже в схеме циркуляции моющего водно-химического раствора по контуру движения сетевой воды, не обеспечивающей полного вытеснения газообразной среды из тупиковых зон водяного объема, что приводит к блокированию очищаемой поверхности от воздействия водно-химического раствора.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности создания способа химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, обеспечивающий повышение компактности установки для очистки, повышение технической эффективности водно-химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, а также повышение надежности работы поверхностей нагрева водогрейного котла при последующей эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла характеризуется тем, что при его реализации используют установку для химической очистки водогрейного котла, отличающийся тем, что в гидравлический тракт водогрейного котла врезают фланцевые патрубки с заглушками, выполненными с возможностью обеспечения четырехходовой схемы циркуляции водно-химического раствора, в качестве установки для химической очистки водогрейного котла используют установку, содержащую каркас, внутри которого смонтированы центробежные консольные насосы химической очистки, соединенные через фланцевые патрубки и трубопроводы с гидравлическим трактом водогрейного котла, бак для приготовления водно-химических растворов, сообщающийся с использованием трубопроводов через плунжерные насосы-дозаторы со схемой циркуляции водно-химического раствора в гидравлическом тракте водогрейного котла, устанавливают опускной циркуляционный стояк, образованный трубой на фундаментной опоре, выполненный с возможностью обеспечения создания условий для циркуляции водно-химического раствора по четырехходовой схеме снизу-вверх, отвода в атмосферу газов, образующихся в результате химических реакций, замыкания контуров циркуляции по четырехходовой схеме, дозирования в контуры циркуляции водно-химических растворов, защиты схемы циркуляции от переполнения, а также гидростатического подпора водяного объема водогрейного котла с возможностью обеспечения исключения образования газовых мешков в тупиковых зонах контуров циркуляции.

В частном случае, химическую очистку применяют для водогрейного котла типа ПТВМ-180, в котором в заводских условиях врезают фланцевые патрубки с заглушками.

В частном случае, установка является комплектной транспортабельной, в качестве каркаса которой используют 20-футовый морской контейнер, имеющий двустворчатые распашные ворота.

В частном случае, в качестве трубы опускного циркуляционного стояка используют вертикальную трубу с внутренним объемом 10 м³, высотой 14 м и внешним диаметром 1020 мм.

В частном случае, в качестве насосов химической очистки используют насосы производительностью 250 м³/ч и мощностью электродвигателя 110 кВт.

В частном случае, в качестве трубопроводов схемы четырехходовой очистки используют трубопроводы с внутренним диаметром 200 мм.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана схема водогрейного котла ПТВМ-180 с заводскими врезками фланцевых патрубок;

На фиг. 2 показана схема комплектной транспортабельной установки;

На фиг. 3 показан схематичный вид сбоку опускного циркуляционного стояка;

На фиг. 4 показана схема соединений комплектной транспортабельной установки, опускного циркуляционного стояка и гидравлического тракта водогрейного котла ПТВМ-180.

На фигурах обозначено: 1 – верхняя коллекторная рама; 2 – двухсветные экраны; 3 – боковые экраны; 4 – фронтовой экран; 5 – задний экран; 6 – конвекционный пучок; 7 – входная водяная камера; 8 – выходная водяная камера; 9 – трубопроводы; 10 – линия обратной сетевой воды; 11 – линия прямой сетевой воды; 12 – фланцевые патрубки Ду200; 13 – подводы; 14 – фланцевые патрубки Ду150; 15 – каркас; 16 – двухстворчатые вороты; 17 – насос химической очистки; 18 – средство измерения давления; 19 – трубопроводы; 20 – фланцевые патрубки; 21 – бак для приготовления водно-химических растворов; 22 – люк; 23 – насосы-дозаторы; 24 – шкаф управления электрооборудованием; 25 – труба; 26 – фундаментная опора; 27 – входной патрубок Ду200; 28 – выходной патрубок Ду200; 29 – выходной патрубок Ду200 аварийного слива; 30 – дренажный штуцер Ду50; 31 – ремонтный люк; 32 – атмосферный люк; 33 – манометр; 34 – рабочий уровень жидкости; 35 – вентили ревизии; 36 – подвод Ду200 в задний, фронтовые экраны и конвективные пакеты; 37 – подвод Ду200 в боковые и двухсветные экраны; 38 – напорный коллектор; 39 –трубопроводы Ду200; 40 – отвод Ду200 от задних полупакетов боковых и двухсветных экранов; 41 – отвод Ду200 от фронтовых полупакетов боковых и двухсветных экранов; 42 – отводящий коллектор Ду200; 43 – аварийный перелив Ду200; 44 – всасывающий трубопровод и задвижка Ду200.

Заявленный способ химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла осуществляют следующим образом.

Для описания частного случая реализации химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла в качестве примера был взят водогрейный котел типа ПТВМ-180 (см. фиг. 1), содержащий топочную камеру, разделенную на три части верхней коллекторной рамой 1, двумя двухсветными экранами 2, двумя боковыми экранами 3, фронтовым 4 и задним 5 экранами, два конвекционных пучка (конвекционные части) 6 котла, входную 7 и выходную 8 водяные камеры, соединёнными между собой трубопроводами 9, причем входная водяная камера 7 соединена с линией обратной сетевой воды 10, а выходная 8 – с линией прямой сетевой воды 11.

Первоначально в гидравлический тракт водогрейного котла в заводских условиях врезают фланцевые патрубки с заглушками, причем два фланцевых патрубка Ду200 (12) врезают в местах подключения к подводам 13, идущих от установки очистки, а четыре фланцевых патрубка Ду150 (14) в верхнюю коллекторную раму 1 с возможностью обеспечения четырехходовой схемы циркуляции водно-химического раствора.

В качестве установки для химической очистки водогрейного котла используют комплектную транспортабельную установку (см. фиг. 2), содержащую каркас 15, выполненный в виде морского 20-футового контейнера, с распашными двухстворчатыми воротами 16, внутри которого смонтированы два центробежных консольных насоса химической очистки 17 со средствами измерения давления 18 , соединенные через трубопроводы 19 и фланцевые патрубки 20 с гидравлическим трактом водогрейного котла, бак для приготовления водно-химических растворов 21 с люком 22, сообщающийся с использованием трубопроводов 19 через плунжерные насосы-дозаторы 23 со схемой циркуляции водно-химического раствора в гидравлическом тракте водогрейного котла, шкаф управления электрооборудованием 24.

В качестве замены крупногабаритного бака кислотной очистки, используемого в прототипе, устанавливают опускной циркуляционный стояк (см. фиг. 3), образованный вертикальной трубой 25 на фундаментной опоре 26, содержащий входной 27 и выходной 28 патрубки Ду200, выходной патрубок Ду200 (29) аварийного слива, дренажный штуцер Ду50 (30), ремонтный люк 31 Ду200 грязевика, атмосферный люк 32, манометр 33. При этом труба выполнена внутренним объемом 10 м³, высотой 14 м, внешним диаметром 1020 мм, рабочий уровень жидкости 34 в вертикальной трубе 25 расположен на расстоянии 500 мм выше от входного патрубка 27. Опускной циркуляционный стояк выполнен с возможностью обеспечения создания условий для циркуляции водно-химического раствора по четырехходовой схеме снизу-вверх, отвода в атмосферу газов, образующихся в результате химических реакций, замыкания контуров циркуляции по четырехходовой схеме, дозирования в контуры циркуляции водно-химических растворов, защиты схемы циркуляции от переполнения, а также гидростатического подпора водяного объема водогрейного котла с возможностью обеспечения исключения образования газовых мешков в тупиковых зонах контуров циркуляции.

После отключения очищаемого водогрейного котла (см. фиг. 4) двумя последовательно установленными задвижками на прямом 11 и обратном 10 трубопроводах сетевой воды, открывают вентили ревизии 35 между ними с целью визуального контроля плотности запорной арматуры. Уплотняют топочную камеру водогрейного котла со стороны дымовой трубы для исключения условий захолаживания металла поверхностей нагрева в результате интенсивной самотяги. Опорожняется водяной объем.

Устанавливают рядом с очищаемым водогрейным котлом комплектную транспортабельную установку. Монтируют временную схему с использованием заводских фланцевых патрубков Ду200 (12) и Ду150 (14) для подключения к гидравлическому тракту водогрейного котла и фланцевых выпусков 20 комплектной транспортабельной установки. Для чего монтируют подвод Ду200 (36) в задний, фронтовые экраны и конвективные пакеты, подвод Ду200 (37) в боковые и двухсветные экраны, соединяющиеся через напорный коллектор 38 с фланцевыми выпусками 20 комплектной транспортабельной установки, причем напорный коллектор 38 соединяется с трубопроводами 39, один из которых является отводом в баки нейтрализации, а другой – подводом сетевой воды. Монтируют отвод Ду200 (40) от задних полупакетов боковых и двухсветных экранов, заднего экрана и задних пакетов конвективной части, отвод Ду200 (41) от фронтовых полупакетов боковых и двухсветных экранов, фронтового экрана и фронтовых пакетов конвективной части, соединяющиеся через отводящий коллектор Ду200 (42) с трубой 25 опускного циркуляционного стояка, причем в опускном циркуляционном стояке монтируют аварийный перелив Ду200 (43).

Доставляют расчетное количество товарных химических реагентов на площадку комплектной транспортабельной установки.

После чего выполняют последовательную циркуляцию водно-химического раствора по четырем контурам.

Контур циркуляции №1.

Насос химической очистки 17 - напорный коллектор Ду200 (38) - подвод Ду200 (36) – задний экран 5 - конвективная часть 6 после заднего экрана – отвод Ду200 (40) – отводящий коллектор Ду200 (42) - труба 25 – всасывающий трубопровод и задвижка Ду200 (44) – насос химической очистки 17.

Контур циркуляции №2.

Насос химической очистки 17 - напорный коллектор Ду200 (38) - подвод Ду200 (36) – фронтовой экран 4 - конвективная часть 6 после фронтового экрана – отвод Ду200 (41) – отводящий коллектор Ду200 (42) - труба 25 – всасывающий трубопровод и задвижка Ду200 (44) – насос химической очистки 17.

Контур циркуляции №3.

Насос химической очистки 17 - напорный коллектор Ду200 (38) - подвод Ду200 (37) – фронтовые полупакеты боковых 3 и двухсветных 2 экранов – отвод Ду200 (41) – отводящий коллектор Ду200 (42) - труба 25 – всасывающий трубопровод и задвижка Ду200 (44) – насос химической очистки 17.

Контур циркуляции №4.

Насос химической очистки 17 - напорный коллектор Ду200 (38) - подвод Ду200 (37) – тыловые полупакеты боковых 3 и двухсветных 2 экранов – отвод Ду200 (40) – отводящий коллектор Ду200 (42) - труба 25 – всасывающий трубопровод и задвижка Ду200 (44) – насос химической очистки 17.

После завершения кислотной фазы, производится водная отмывка внутреннего объема от остатков кислотного раствора. Далее выполняется нейтрализация контуров водно-химическим раствором на основе аммиачной воды. И на заключительном этапе осуществляется консервация внутренних поверхностей гидравлического тракта водно-химическим раствором на основе силиката натрия.

Настоящий способ был опробован при проведении химической очистки реального водогрейного котла в мае 2023 г. При реализации технологии очистки в соответствии с предлагаемым изобретением была изготовлена конструкция комплектной транспортабельной установки и опускного циркуляционного стояка. В гидравлический тракт водогрейного котла при этом в заводских условиях была осуществлена врезка фланцевых патрубок с заглушками. При проведении химической очистки гидравлического тракта водогрейного котла с июня 2023 г. по август 2023 г. было установлено:

повышение компактности установки очистки на 25% в сравнении с прототипом;

повышение технической эффективности водно-химической очистки на 20-27%;

повышение надежности работы поверхностей нагрева водогрейного котла при последующей эксплуатации на 18-22%.

Таким образом, технический результат заявленного изобретения, заключающийся в обеспечении возможности создания способа химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, обеспечивающий повышение компактности установки для очистки, повышение технической эффективности водно-химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, а также повышение надежности работы поверхностей нагрева водогрейного котла при последующей эксплуатации достигается за счет того, что при реализации предлагаемого способа в качестве альтернативы крупногабаритного бака кислотной очистки, используемого в прототипе, устанавливают опускной циркуляционный стояк, выполненный с возможностью обеспечения создания условий для циркуляции водно-химического раствора по четырехходовой схеме снизу-вверх, отвода в атмосферу газов, образующихся в результате химических реакций, замыкания контуров циркуляции по четырехходовой схеме, дозирования в контуры циркуляции водно-химических растворов, защиты схемы циркуляции от переполнения, а также гидростатического подпора водяного объема водогрейного котла с возможностью обеспечения исключения образования газовых мешков в тупиковых зонах контуров циркуляции, благодаря чему повышается техническая эффективность водно-химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла надежность работы поверхностей нагрева водогрейного котла, в качестве установки для химической очистки водогрейного котла используют предлагаемую конструкцию комплектной транспортабельной установки, а также отсутствует необходимость использования крупногабаритного бака кислотной очистки, благодаря чему повышается компактность установки для очистки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности – к способам очистки от внутренних загрязнений гидравлического тракта водогрейного котла в эксплуатационный период. Способ химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, причем в гидравлический тракт водогрейного котла врезают фланцевые патрубки с заглушками, выполненными с возможностью обеспечения четырехходовой схемы циркуляции водно-химического раствора, установка для химической очистки водогрейного котла содержит каркас, внутри которого смонтированы центробежные консольные насосы химической очистки, соединенные через фланцевые патрубки и трубопроводы с гидравлическим трактом водогрейного котла, бак для приготовления водно-химических растворов, сообщающийся с использованием трубопроводов через плунжерные насосы-дозаторы со схемой циркуляции водно-химического раствора в гидравлическом тракте водогрейного котла, устанавливают опускной циркуляционный стояк, образованный трубой на фундаментной опоре, создающий условия для циркуляции водно-химического раствора по четырехходовой схеме снизу-вверх, отвода в атмосферу газов, образующихся в результате химических реакций, замыкания контуров циркуляции по четырехходовой схеме, дозирования в контуры циркуляции водно-химических растворов, защиты схемы циркуляции от переполнения, а также гидростатического подпора водяного объема водогрейного котла с возможностью обеспечения исключения образования газовых мешков в тупиковых зонах контуров циркуляции. Техническим результатом является повышение компактности установки для очистки, повышение технической эффективности очистки и надежности работы. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ химической очистки внутренней поверхности гидравлического тракта водогрейного котла, характеризующийся тем, что при его реализации используют установку для химической очистки водогрейного котла, при этом в гидравлический тракт водогрейного котла врезают фланцевые патрубки с заглушками, выполненными с возможностью обеспечения четырехходовой схемы циркуляции водно-химического раствора, в качестве установки для химической очистки водогрейного котла используют установку, содержащую каркас, внутри которого смонтированы центробежные консольные насосы химической очистки, соединенные через фланцевые патрубки и трубопроводы с гидравлическим трактом водогрейного котла, бак для приготовления водно-химических растворов, сообщающийся с использованием трубопроводов через плунжерные насосы-дозаторы со схемой циркуляции водно-химического раствора в гидравлическом тракте водогрейного котла, устанавливают опускной циркуляционный стояк, образованный трубой на фундаментной опоре, выполненный с возможностью обеспечения создания условий для циркуляции водно-химического раствора по четырехходовой схеме снизу-вверх, отвода в атмосферу газов, образующихся в результате химических реакций, замыкания контуров циркуляции по четырехходовой схеме, дозирования в контуры циркуляции водно-химических растворов, защиты схемы циркуляции от переполнения, а также гидростатического подпора водяного объема водогрейного котла с возможностью обеспечения исключения образования газовых мешков в тупиковых зонах контуров циркуляции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, химическую очистку применяют для водогрейного котла типа ПТВМ-180, в котором в заводских условиях врезают фланцевые патрубки с заглушками.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что установка является комплектной транспортабельной, в качестве каркаса которой используют 20-футовый морской контейнер, имеющий двустворчатые распашные ворота.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве трубы опускного циркуляционного стояка используют вертикальную трубу с внутренним объемом 10 м³, высотой 14 м и внешним диаметром 1020 мм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве насосов химической очистки используют насосы производительностью 250 м³/ч и мощностью электродвигателя 110 кВт.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве трубопроводов схемы четырехходовой очистки используют трубопроводы с внутренним диаметром 200 мм.